层状铁电体Ba_(1-x)Bi_(2+x)Ti_xNb_(2-x)O_9的结构相变研究

本文应用拉曼光谱方法研究了Ba1-xBi2+xTixNb2-xO9的结构相变。与x≠0的情况相比,x=0的情况BaBi2Bn2O9表现出了明确不同的拉曼光谱。前者有与Aurivillius层状铁电体家族的铁电相相似的拉曼光谱。因此认为BaBi2Nb2O9发生了铁电—非铁电相变。此外。

铋层状共生化合物Bi_7Ti_4NbO_(21)亚结构层Bi_4Ti_3O_(12)中Nb的固溶(英文)

采用常规高分辨透射电镜(HRTEM)在层状共生化合物Bi7Ti4NbO21中可经常观察到大量生长缺陷:比如插入额外的Bi3TiNbO9或Bi4Ti3O12层而产生的无序共生结构,以及由共生相Bi7Ti4NbO21和母相Bi4Ti3O12在同一晶粒内形成的共相体[1]。为了给先前提出的共生结构重组生长模型提供更充分的依据,采用低/中分辨率下的高角环暗场像(HAADF)配合X射线能谱(EDXS)定量分析来研究共生缺陷的产生原因。观察到一种共生缺陷可以从共生相到Bi4Ti3O12母相发生结构渐变。用空间分辨的能谱测量可以排除相邻Bi3TiNbO9层所带来的干扰,其结果表明Bi4Ti3O12层中固溶了相当含量的Nb。一定量Nb的固溶进一步表明,在形成共生结构的过程中两种亚结构层之间发生了普遍的阳离子互换过程,而这一过程应该通过重组模型中的部分溶解液相来实现[1]。

高居里温度铋层状结构钛钽酸铋（Bi3TiTaO9）的压电、介电和铁电特性

随着现代信息技术的飞速发展,压电材料的应用范围进一步拓展,使用的温度环境越来越严苛,在一些极端环境下对压电材料的服役性能提出了新的挑战.因此研究具有高居里温度同时具有较强压电性能的压电材料,是迫切需要解决的问题.本文利用普通陶瓷工艺制备了高居里温度铋层状结构钛钽酸铋Bi3TiTaO9+x wt.%CeO2(x=0—0.8,简写为BTT-10xCe)压电陶瓷,研究了钛钽酸铋陶瓷的压电、介电和铁电特性.压电特性研究表明,稀土Ce离子的引入可以提高BTT陶瓷的压电性能,BTT-6Ce(x=0.6)陶瓷具有最大的压电系数d33~16.2 pC/N,约为纯的BTT陶瓷压电系数(d33~4.2 pC/N)的4倍.介电特性研究显示,BTT和BTT-6Ce(x=0.6)陶瓷均具有高的居里温度,Tσ分别为890℃和879℃,同时稀土Ce离子的引入降低了BTT陶瓷的高温介电损耗tanδ.铁电特性研究表明,稀土Ce离子的引入提高了BTT陶瓷的极化强度.在180℃温度下和110 kV/cm的电场驱动下,BTT和BTT-6Ce(x=0.6)陶瓷的矫顽场Ec分别为53.8 kV/cm和57.5 kV/cm,剩余极化强度Pr分别为3.4μC/cm^2和5.4μC/cm^2.退火实验显示:稀土Ce离子组分优化的BTT压电陶瓷经800℃的高温退火后,仍具有优异的压电性能温度稳定性.研究结果表明,BTT-6Ce(x=0.6)陶瓷兼具高的居里温度Tc约为879℃和强的压电性能d33约为16.2 pC/N、较好的压电性能温度稳定性,是一类压电性能优异的高温压电陶瓷.

Li、Ce掺杂对NBTa-CBN高温压电陶瓷性质的影响研究

采用传统固相反应法制备了Ca_(0.5)(Na_(0.5)Bi_(0.5))_(0.5-3 x)(Li_(0.5)Ce_(0.5))_(3x) Bi_(2)TaNb_(0.99)Mn_(0.01)O_(9)(CNBTNM-LC100_(x))高居里温度(T_(C))压电陶瓷。研究了Li、Ce复合离子掺杂对陶瓷结构和电学性质的影响。结果表明,随着Li、Ce掺杂量的增加,CNBTNM-LC100_(x)陶瓷的晶体结构趋于由正交相向四方相转变,压电常数d 33逐渐增大,当x>0.04(x为摩尔分数)时,d 33趋于降低。x=0.04时,具有最优的综合电学性能,d 33约为15.9 pC/N,600℃下直流电阻率ρ约为5.9×10^(5)Ω·cm,介电损耗tanδ(1 MHz)约为7%,T_(C)约为887℃。

SrBi_4Ti_4O_(15)的化学键性质和铁电性研究

通过原子环境计算方法分析了正交相SrBi_4Ti_4O_(15)晶体内的键络结构、各原子的空间配位数及局域团簇结构.在此基础上,结合晶体分解理论将SrBi_4Ti_4O_(15)晶体分解为多个二元赝晶体,根据化学键介电理论计算得到各赝晶体所对应化学键的有效价电子密度、离子性等化学键性质.通过键偶极矩建立了铁电体自发极化强度与化学键性质之间的关系,求得正交相SrBi_4Ti_4O_(15)沿a轴方向的自发极化强度为28.03μC/cm^2,与实验结果和其他理论计算值符合较好.

Bi_3TiNbO_9压电陶瓷制备工艺研究

以Bi2O3、Nb2O5和TiO2为原料,采用固相法合成Bi3TiNbO9(BTN)压电陶瓷.用X线衍射仪和电子显微镜等对陶瓷样品进行分析.实验结果表明,采用固相法可在较低烧结温度下制备出单相的BTN陶瓷.探讨不同工艺参数对BTN压电陶瓷的压电、介电性能的影响.实验发现,较高的成型压强可以制得致密且均匀的BTN陶瓷.再结晶可以使晶粒生长均匀,且能够承受较高的极化场强.在8kV/mm场强下极化的BTN陶瓷的压电常数d33为5.6pC/N.

无铅压电陶瓷研究开发进展

无铅压电陶瓷的研究和开发是当前压电铁电材料领域的研究热点之一。该文结合近期国内外有关无铅压电陶瓷论文,综述了无铅压电陶瓷研究开发的相关进展,着重介绍了BaTiO3基无铅压电陶瓷、Bi1/2Na1/2TiO3(BNT)基无铅压电陶瓷、NaNbO3基无铅压电陶瓷、铋层状结构无铅压电陶瓷及钨青铜结构无铅压电陶瓷等不同陶瓷种类的相关体系、制备方法及压电铁电性能。

CaBi2Ta2O9基压电陶瓷的A位掺杂改性研究

该文采用固相反应法制备了铋层状结构Ca1-x(LiCe)x/2Bi2Ta2O9(CBT-LC100x)高居里温度(TC)压电陶瓷,研究了(Li0.5Ce0.5)2+复合离子掺杂对CaBi2Ta2O9(CBT)基陶瓷晶体结构、介电、压电等性质的影响。结果表明,在选定(Li0.5Ce0.5)2+掺杂浓度范围内,CBT-LC100x陶瓷呈正交晶体结构。随着x增加,TC趋于降低,从941℃降低至924℃。Ce离子的施主掺杂效应有利于电阻率及压电活性的提高,当x=0.06(x为摩尔分数)时,具有最优综合性能,TC约为924℃,压电常数d33约为8.1pC/N,650℃时电阻率为1.7×106Ω·cm。

无铅压电陶瓷研究进展

无铅压电陶瓷的研究和开发是当前压电铁电材料领域的研究热点之一.综述了Bi0.5Na0.5TiO3基、K1-xNaxNbO3基、铋层状结构、钨青铜结构及BaTiO3基5类无铅压电陶瓷的研究进展,分析和评价了陶瓷体系、改性方法、制备工艺及陶瓷的压电铁电性能,重点讨论了Bi0.5Na0.5TiO3基与K1-xNaxNbO3基无铅压电陶瓷的体系构建、相变特性及电学性能的温度稳定性等关键科学和技术问题,并就无铅压电陶瓷今后的研究开发提出了几点建议.

共沉淀法制备Bi_(3.25)La_(0.75)Ti_3O_(12)纳米粉体

用硝酸铋、硝酸镧和钛酸四丁酯为原料，硝酸、无水乙醇和去离子水为溶剂，氨水为沉淀剂，采用共沉淀法合成了单相铋层状钙钛矿结构Bi_(3.25)La_(0.75)Ti_3O_(12)(BLT)纳米粉体。用DTA／TG和XRD研究了BLT前驱体的热行为和晶相转化过程，用场致发射扫描电子显微镜观察了BLT粉体的颗粒形貌和大小的变化。结果表明：共沉淀前驱体溶液的配制过程中，硝酸铋水解生成的硝酸氧铋不利于层状钙钛矿结构BLT相的合成。利用浓度较高的硝酸作溶剂，可以防止硝酸铋的水解，采用氨基共沉淀法直接合成出了单一相的BLT纳米粉体，在煅烧过程中，未出现Bi_2Ti_2O_7焦绿石相。700℃煅烧2 h合成的BLT粉体颗粒不大于100 nm，颗粒间结合疏松，具有良好的分散性。

无铅压电陶瓷的研究与展望

综述了无铅压电陶瓷研究开发的相关进展,着重介绍了BaTiO3基无铅压电陶瓷、Bi1/2Na1/2TiO3(BNT)基无铅压电陶瓷、NaNbO3基无铅压电陶瓷、铋层状结构无铅压电陶瓷及钨青铜结构无铅压电陶瓷等不同陶瓷种类的相关体系、制备方法及压电铁电性能,并对其应用及发展前景进行了展望。

CaBi_(2)Ta_(2)O_(9)基压电陶瓷改性研究

该文采用传统固态反应法制备了Ca_(1-x)(Li_(0.5)Ce_(0.4)Pr_(0.1))_(x)Bi_(2)Ta_(2)O_(9)(x为摩尔分数)陶瓷,研究了(Li_(0.5)Ce_(0.4)Pr_(0.1))^(2+)复合离子不同掺杂浓度对陶瓷结构和电学性质的影响。结果表明,在选定浓度范围内,(Li_(0.5)Ce_(0.4)Pr_(0.1))^(2+)复合离子改善了CaBi_(2)Ta_(2)O_(9)基陶瓷的压电活性与高温下的直流电阻等特性。当x=0.08时,陶瓷具有最佳综合性能,即压电常数d_(33)=10.3 pC/N,居里温度T_(C)=928℃,直流电阻率ρ=1.12×10^(6)Ω·cm(650℃),介电损耗tanδ=0.026(1 MHz,650℃)。

高居里温度铋层状结构铌酸铋钙(CaBi_(2)Nb_(2)O_(9))压电陶瓷

压电材料是一类重要的功能材料,在国民经济的多个领域有着重要应用.在能源、航空航天、国防工业等高端技术领域,压电材料的应用已经从常规使用转向极端环境下的服役,这要求压电材料和压电传感器能够在更高的温度下工作.作为高温压电材料,Aurivillius型铋层状结构铁电体由于其特殊的层状结构和较高的居里温度(Tc)引起了研究人员的广泛关注.铌酸铋钙(CaBi_(2)Nb_(2)O_(9))是一种典型的铋层状结构铁电体.由于具有较高的居里温度(Tc~940℃),近年来铌酸铋钙作为高温压电传感器材料受到了广泛的关注.本文主要介绍高居里温度铌酸铋钙压电陶瓷的研究进展.通过组分优化,铌酸铋钙的压电性能可得到显著提高.研究发现,A位离子取代比B位离子取代更有助于提高铌酸铋钙的压电性能,同时A位离子和B位离子共取代能够显著提高铌酸铋钙的压电性能.模板晶粒生长、放电等离子体烧结等织构化技术可进一步提高铌酸铋钙的压电性能.最新研究显示,性能优化的铌酸铋钙压电陶瓷的压电系数d33可达20 pC/N,同时居里温度Tc高达900℃,铌酸铋钙陶瓷是适合于压电传感器应用的一类高温压电材料.本文最后对提高铌酸铋钙压电性能提出了展望.

铁电相SrBi_2Ta_2O_9的原子位移和价电子结构

根据晶体空间群理论,对SrBi_2Ta_2O_9进行了从正交相到四方相的晶体重构,计算出SrBi_2Ta_2O_9在铁电相变中的原子位移,确定了SrBi_2Ta_2O_9沿a轴方向的自发极化。在此基础上,采用固体与分子经验电子理论(EET)计算了SrBi_2Ta_2O_9的价电子结构,进而得到SrBi_2Ta_2O_9中各原子的有效价电子数,由原子位移和有效价电子数求得正交铁电相SrBi_2Ta_2O_9的自发极化强度为18.14μC/cm^2,与实验数据和其他理论方法的结果吻合较好。